DE3303200A1

DE3303200A1 - Schaltungsanordnung mit gegengekoppeltem gleichstromverstaerker

Info

Publication number: DE3303200A1
Application number: DE19833303200
Authority: DE
Inventors: Norbert 7150 Backnang Budnick
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1983-02-01
Filing date: 1983-02-01
Publication date: 1984-08-02

Description

Schaltunganordnung mit gegengekoppeltem Gleich-
stromverstärker Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit gegengekoppeltem Gleichstromverstärker gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
An Netzgeräte, beispielsweise Konstanter mit variabler Ausgangsspannung, sind üblicherweise Verbraucher angeschlossen, deren Stromaufnahme im Bereich von einigen Milliampere bis zu einigen Ampere liegt.
In der Regel ist für diesen großen Bereich lediglich ein einziges Meßinstrument vorgesehen, was den Nachteil hat, daß bei geringer Stromaufnahme praktisch keine Anzeige vorhanden ist und daß bei großer Stromaufnahme eine zu hohe Spannung an ihm abfällt.
Bei komfortablen Netzgeräten ist zur Beseitigung dieses Nachteils ein Messbereichsumschalter vorgesehen, der jedoch eine manuelle Bedienung erfordert, was umständlich und zeitraubend ist.
Durch den Aufsatz von Trendell "Wide-range logarithmic amplifi Electronic Engineering, Juli 1968, Seite 404 ff., ist ein Verstärker bekannt geworden, dessen Gegenkopplung durch einen Brückengleichrichter mit einer Zenerdiode im Querzweig realisiert ist und dadurch eine logarithmische Eingangs-/Ausgangs-Charakteristik erzielt. Nachteilig ist hierbei die umständlichf Eichung des Verstärkers und die logarithmische Skale des Voltmeters.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, eine Schaltungsanor nung der obigen Art anzugeben, die es gestattet, über mehrere Meßbereiche hinweg eine jeweils angepaßte ausreichende Verstär kung zu erzielen und wobei eine lineare Skale weiter verwendet werden kann.
Die Lösung erfolgt mit den in Kennzeichen des Anspruchs 1 angel gebenen Mitteln.
Die Schaltungsanordnung hat die Vorteile, daß in unaufwendiger Weise zwei oder mehrere Meßbereiche- geschaffen werden können, in denen jeweils eine lineare, ausreichende Verstärkung erzielt wird. Ein lineares Skalenbild kann verwendet werden.
Die Unteransprüche zeigen optimale Ausgestaltungen.
Es folgt nun die Beschreibung der Erfindung anhand der Figuren Die Fig. 1 zeigt den oben angesprochenen Konstanter mit variab ler Ausgangsspannung mit einem Gleichstrommeßgerät, dem ein Shuntwiderstand RM parallel geschaltet ist zur Messung der Stromaufn.ahme durch eine angeschlos sene Last, in Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung als Schaltbild und in Fig. 3 die zugehörige Skale des Meßinstrumentes dargestell Mit einem Operationsverstärker 0p wird die Meßspannung UM abgefragt, wobei je nach Anwendungsfall der Shuntwiderstand RM entfällt oder parallel geschaltet wird und dabei sehr klein gehalten werden kann. Der negative Eingang des Operationsverstärkers ist über einen Entkopplungswiderstand R und der positive Eingang direkt mit den Anschlußklemmen der Meßschaltung verbunden. Im Rückkopplungszweig des Operationsverstärkers ist die Serienschaltung dreier Parallelschaltungen aus Dioden G10, G90 und G900 mit Widerständen 10 R, 90 R und 900 R erkennbar. Das Meßinstrument ist über einen Schutzwiderstand R v mit dem Verstärkerausgang und mit seinem negativen Pol mit dem dem negativen Verstärkereingang fernen Ende (negative Eingangsklemme der Schaltungsanordnung) verbunden. Die Gleichrichter G10 bis G900 weisen jeweils eine Schwellenspannung von etwa 0,6 Volt auf. Bei kleinen Strömen, z.B. 5 Milliampere, fällt nur- eine kleine Spannung von 0,3 Millivolt an einen Widerstand von 60 Milliohm ab. Diese Spannung wird durch den Operationsverstärker um den Faktor 1000 auf Uv = 300 Millivolt verstärkt.
Sobald die Meßspannung UM jedoch die Schwellspannung der Diode G900 erreicht bzw. übersteigt, wird der Widerstand 900 R durch diese Diode überbrückt. Somit ist der Verstärkungsfaktor von vordem 1000 auf einen Wert von 100 gesenkt, was bei einem Stromwert von etwa 10 Milliampere erreicht wird. Steigt der Meßstrom weiter an, so steigt die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers weiterhin wie zuvor erwähnt,ijedoch nur noch um den Faktor 100 verstärkt an, solange bis die Schwellspannung der nächsten Diode G90 erreicht wird, was bei etwa 100 Milliampere der Fall ist. In entsprechender Weise steigt von nun an die Ausgangspannung nur noch um den Faktor 10 verstärkt an, bis bei etwa 1 Ampere die Diode G10 leitend wird und von nun an die Ausgangsspannung im gleichen Maße wie die Eingangsspannung wächst.
Im vorliegenden Fal sind vier Meßbereiche I bis IV geschaffen worden (siehe auch Fig. 3), wobei im einzelnen die folgenden Spannungen am Verstärker auftreten: Meßbereich I: UV = 1000 . UM Meßbereich II: UV = 0,6 V + 100 UM Meßbereich III: UV = 1,2 V + 10 . UM Meßbereich IV: UV = 1,8 V + UM.
Mit Hilfe dieser unaufwendigen Schaltung ist es somit möglich, mit zwar eingeschränkter Genauigkeit den Anzeigebereich eines einzigen Meßinstrumentes in mehrere hier also vier jeweils etwa linear arbeitende kleinere gleichgroße Bereiche aufzuteilen. Die zugehörige Skale des Meßinstrumentes mit den an den Bereichsgrenzen angeschriebenen Stromwerten zeigt Fig. 3.
Selbstverständlich ist diese Art von "Meßbereich-Kompression" nicht beschränkt auf die weiter oben als Anwendiungsbeispiel angeführte Stromaufnahmemeßschaltung, sondern kann auch für andere Anwendungsfälle eingesetzt werden, beispielsweise zum Messen der Leistung eines Verstärkers oder für andere Meßaufgaben, aber auch für andere Aufgaben als Meßaufgaben wie z.B. Schaffung von mehreren, beispielsweise logarithmisch abgestuften, linear arbeitenden Verstärkungsbereichen eines Verstärkers.

Claims

Patentansprüche Schaltungsanordnung mit gegengekoppeltem Gleichstronverstärker, wobei der Gegenkoppelzweig Schwellwert aufweisende Gleichrichter enthält und der Verstärkereingang durch einen Entkopplungswiderstand von der speisenden Eingangsspannungsquelle entkoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenkoppelzweig mindestens eine Paralleischaltung aus einer Diode und einem Widerstand enthält.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gegenkoppelzweig mindestens zwei in Serie geschaltete Parallelsohaltungen vorgesehen sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden unterschiedliche Schwellspannungen aufweisen.
4. Schaltungansordnung nach Anspruch 2 pr 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände unterschiedliche Werte aufweisen.
5. Schaitunganordnung nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden (G10, G90, G900) gleiche Schwellspannungen aufweisen und daß die Widerstände ein Verhältnis von 10 R : 90 R : 900 R aufweisen, wenn der Entkopplungswiderstand den Wert 1 R aufweist.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Verstärkerausgang und dem dem Verstärkereingang fernen Pol des Entkopplungswiderstandes ein Meßgerät zur Anzeige von Gleichstrom oder -spannung eingefügt ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichdaß als Verstärker ein Differenzverstärker (Op) vorgesehen ist, dessen positiver Eingang (+) mit dem anderen Pol der zu messenden Gleichspannungs- bzw. -Stromquelle verbunden ist.